火山巖相劃分方案

1、火山巖相劃分方案“相是地質體中能夠反映成因的地質特征的總和.火山巖相一詞由前蘇聯學者較早引入地質文獻.早期主要指火山熔巖,即溢流相火山巖.火山巖相能夠揭示火山巖空間展布規(guī)律和不同巖性組合之間的成因聯系.不同巖相帶的孔隙和裂隙及其組合不同.因此,巖相是火山巖成因和物性研究的重要內容.科普切弗-德沃爾尼科夫把火山巖分為原始噴發(fā)相、次火山巖相和火山管道相.Lajoie按成因將火山碎屑巖分為自碎屑巖相和火成碎屑巖相.李石和王彤劃分3相8亞相,包括噴發(fā)相、次火山巖相和火山管道相.Fisher和Schmincke將火山碎屑巖分為火山碎屑流相、火山碎屑巖相、噴發(fā)沖積相和火山灰流相.Cas和Wright按物源

2、特征和搬運方式將火山巖相劃分為熔巖流相、火山碎屑巖相、火山碎屑降落沉積相、陸上碎屑流和涌浪相、凝灰?guī)r相和水下碎屑流和深海火山灰相.陶奎元、邱家驥劃分11種火山巖相,分別為噴溢相、空落相、火山碎屑流相、涌流相、火山泥流相、崩塌相、侵出相、火山口-火山頸相、次火山巖相、隱爆角礫巖相和火山噴發(fā)沉積相.金伯祿按火山物質搬運方式分為4相11亞相,包括爆發(fā)相、噴崩及噴溢相、侵出相及潛火山相和噴發(fā)-沉積相.謝家瑩等劃分出13種巖相包括噴溢相、爆發(fā)空落相、火山碎屑流相、爆溢相、基底涌流相、火山泥石流相、噴發(fā)沉積相、火山頸相、侵出相、潛火山相、隱爆角礫巖相、侵入相、火山湖相.劉祥將火山碎屑巖分為4種巖相包括火山

3、噴發(fā)空中降落堆積物、火山碎屑流狀堆積物、火山泥流堆積物、火山基浪堆積物.劉文燦把大別山火山巖劃分為爆發(fā)相、噴溢相、噴發(fā)-沉積相、潛火山巖相.謝家瑩等對東南地區(qū)竹田頭J3-K1火山巖-沉積巖序列進行剖析,劃分出5組巖相,包括噴溢相、火山碎屑流相、爆發(fā)空落相、噴發(fā)沉積相和火山沉積巖相.近年來火山巖已成為油氣勘探的重要目標,火山巖相識別和儲層預測是油氣勘探成敗的關鍵.松遼盆地火山巖被分為爆發(fā)空落相、溢流相、火山碎屑流相、基底涌流相和噴發(fā)沉積相.溢流相再分為上中下3個亞相.渤海灣盆地火山巖相分為熔巖相、角礫巖相和凝灰?guī)r相及爆發(fā)相、溢流相和火山沉積相.目前盆地火山巖相主要是沿用基于現代火山和剖面火山巖的

4、巖相研究結果.這樣的分類體系主要是依據火山作用方式或噴發(fā)/搬運方式,對于研究現代火山機構是適合的.在現有分類方案中對成巖方式論述較少,也未涉及到巖相與儲層物性的關系.這對于以儲層建模、評價和預測為主要目的的盆地火山巖相研究已經不能夠滿足實際需求.王璞/2003將火山巖相分為5種相、15種亞相表1,圖111排WWW褊為性發(fā)分的灼熱再用-景牌混含物在后坡噴出物推動卬自.牙隼打的共同作用卜希著地表而硒落聚聆尊股結壓實柞用含此屑.彼解架峭、巖用的博結Si菠巖培結蒞*結構和火山辟舊結冉J捏荃浪山空帶飛射作用的氣-固-液忐芳相辿流體系在里力作用卜近地表呈懸移成搬運"叫用的固心和里書唆的物在風的冬

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11、,丁卡號-It-.；-1-*?-中巴.,F渚/甘,用.I-#！:、4+L士；/.,4+,=：,*.際慢冷相祗1火山rx朝帽：必看*1文山剜制I妣h上麗母火山!陽L小曲剜卻停一、火山通道相火山通道指從巖漿房到火山口頂部的整個巖漿導運系統(tǒng).火山通道相位于整個火山機構的下部,是巖漿向上運移到達地表過程中滯流和回填在火山管道中的火山巖類組合.火山通道相可以劃分為火山頸亞相、次火山巖亞相和隱爆角礫巖亞相圖1-1.它們可形成于火山旋回的整個過程中,但保存下來的主要是后期活動產物.1火山頸亞相：大規(guī)模的巖漿噴發(fā)、地殼內部能量的釋放造成巖漿內壓力下降,后期的熔漿由于內壓力減小不能噴出地表,在火山通道中冷凝固結

12、.同時,由于熱沉陷作用,火山口附近的巖層下陷坍塌,破碎的坍塌物被持續(xù)溢出冷凝的熔漿膠結,形成火山頸亞相.火山頸亞相直徑為1001000余m,產狀近于直立,通常穿切其它巖層多發(fā)育在深斷裂帶附近.其代表巖性為熔巖、角礫熔巖和/或凝灰熔巖,熔結角礫巖和/或熔結凝灰?guī)r.巖石具斑狀結構、熔結結構、角礫結構或凝灰結構,具環(huán)狀或放射狀節(jié)理.火山頸亞相的鑒定特征是不同巖性、不同結構、不同顏色的火山巖與火山角礫巖相混雜,其間的界限往往是清楚的.圖1-I1為營城組三段由中基性火山角礫巖構成的火山頸亞相松遼盆地東南八棵樹村剖面.2 .次火山巖亞相可形成于火山旋回的同期和后期,以后期為主.它是同期或后期的熔漿侵入到圍

13、巖中、緩慢冷凝結晶形成的,多位于火山機構下部幾百米到1500余m,與其它巖相和圍巖呈指狀交切或呈巖株、巖墻及巖脈形式嵌入.次火山巖亞相的代表巖性為次火山巖的巖和斑巖等,具斑狀結構至全品質不等粒結構,冷凝邊構造,流面、流線構造,柱狀、板狀節(jié)理.常見的柱狀節(jié)理火山巖即為次火山巖亞相的代表.這類巖體的直徑可從幾百米到10余km以上.次火山巖亞相中常見圍巖捕虜體.該亞相的代表性特征為巖石結晶程度高于所有其它火山巖亞相,以及由于巖漿活動后期的流體活動使得其斑晶常具有熔蝕現象圖1-12,朝深2井營城組顯微照片.3 .隱爆角礫巖亞相形成于巖漿地下隱伏爆發(fā)條件下,是由富含揮發(fā)分的巖漿入侵到巖石破碎帶時由于壓力

14、得到一定釋放又釋放不完全而產生地下爆發(fā)作用形成的.根據松遼盆地火山巖剖面和井下觀測結果,該亞相可形成于巖漿旋回的同期和后期,以中、后期為主.隱爆角礫巖亞相位于火山口附近或次火山巖體頂部,經常穿入其它巖相或圍巖.其代表巖性為隱爆角礫巖,具隱爆角礫結構、自碎斑結構和碎裂結構,呈筒狀、層狀、脈狀、枝叉狀和裂縫充填狀.角礫間的膠結物質是與角礫成分及顏色相同或不同的巖汁熱液礦物或細碎屑物質.隱爆角礫巖亞相的代表性特征是巖石由“原地角礫巖組成,即不規(guī)那么裂縫將巖石切割成“角礫狀,裂縫中充填有巖汁或細角礫巖漿,充填物巖性和顏色往往與主體巖性相似但顏色不同如圖1-13所示,照片攝于松遼盆地東南八棵樹村采石場剖

15、面.二、爆發(fā)相爆發(fā)相形成于火山作用的早期和后期,是分布最廣的火山巖相,也是構造類型繁多、易于與正常沉積巖混淆的火山巖類.可分為3個亞相：空落亞相、熱基浪亞相、熱碎屑流亞相圖1-n01空落亞相其主要構成巖性類型為含火山彈和浮巖塊的集塊巖、角礫巖、晶屑凝灰?guī)r,集塊結構、角礫結構和凝灰結構,顆粒支撐,常見粒序層理.空落亞相是固態(tài)火山碎屑和塑性噴出物在火山氣射作用下在空中作自由落體運動降落到地表,經壓實作用而形成的.多形成于火山巖序列的下部,或呈夾層出現,向上粒度變細.空落亞相的鑒定特征是,具有層理的凝灰?guī)r層被彈道狀墜石擾動而形成的“撞擊構造圖1-m,照片攝于松遼盆地東南營城采石場.4 .熱基浪亞相其

16、主要構成巖性為含晶屑、玻屑、漿屑的凝灰?guī)r,火山碎屑結構,以晶屑凝灰結構為主,具平行層理、交錯層理,特征構造是逆行沙波層理.它們是火山氣射作用的氣-固-液態(tài)多相體系在重力作用下于近地表呈懸移質搬運,重力沉積,壓實成巖作用的產物,因此也稱之為載灰蒸汽流沉積.該亞相多形成于爆發(fā)相的中、下部才勾成向上變細變薄序列,或與空落相互層.熱基浪亞相的代表性特征是發(fā)育層理構造,尤其是逆行砂波層理反丘構造.圖1-R2為含角礫凝灰?guī)r,序列下部為反丘向上變?yōu)槠叫袑永頂z于松遼盆地東南營城采石場.5 .熱碎屑流亞相其主要構成巖性為含晶屑、玻屑、漿屑、巖屑的熔結凝灰?guī)r,熔結凝灰結構、火山碎屑結構,塊狀,基質支撐.它們是含揮

17、發(fā)分的灼熱碎屑-漿屑混合物,在后續(xù)噴出物推動和自身重力的作用下沿地表流動,受熔漿冷凝膠結與壓實共同作用固結而成,以熔漿冷凝膠結成巖為主.多見于爆發(fā)相上部.原生氣孔發(fā)育的漿屑凝灰熔巖是熱碎屑流亞相的代表性巖石類型,漿屑塑性拉長/撕裂狀,順層分布,氣孔和漿屑以及晶屑的長軸方向平行于流動方向圖1-n3,松遼盆地東南營城采石場.三、噴溢相噴溢相形成于火山噴發(fā)旋回的中期,是含晶出物和同生角礫的熔漿在后續(xù)噴出物推動和自身重力的共同作用下,在沿著地表流動過程中,熔漿逐漸冷凝、固結而形成.噴溢相在酸性、中性、基性火山巖中均可見到,一般可分為下部亞相、中部亞相、上部亞相.1下部亞相代表巖性為細晶流紋巖及含同生角

18、礫的流紋巖,玻璃質結構、細晶結構、斑狀結構、同生角礫結構,具塊狀或斷續(xù)的流紋構造,位于流動單元的下部.噴溢相下部亞相巖石的原生孔隙不發(fā)育,但巖石脆性強,裂隙容易形成和保存,所以是各種火山巖亞相中構造裂縫最發(fā)育的圖1-m1,松遼盆地東南斜尾巴溝營城組剖面.2 .中部亞相代表巖性為流紋構造流紋巖,細晶結構、斑狀結構,流紋構造,位于流動單元的中部.噴溢相中部亞相是唯一的原生孔隙、流紋理層間縫隙和構造裂縫都發(fā)育的亞相,也是孔隙分布較均的巖相帶.中部亞相往往與原生氣孔極發(fā)育的噴溢相上部亞相互層才勾成孔-縫“雙孔介質極發(fā)育的有利儲集體圖1-m2松遼盆地東南斜尾巴溝營城組剖面.3 .上部亞相代表巖性為氣孔流

19、紋巖和球粒流紋巖,氣孔呈條帶狀分布,沿流動方向定向和拉長,球粒結構、細晶結構,氣孔構造、杏仁構造、石泡構造,位于流動單元的上部.上部亞相是原生氣孔最發(fā)育的相帶,原生氣孔占巖石體積百分比可高達25%30%,原生氣孔直徑從微米級到10余cm,氣孔之間通過構造裂縫連通.由于氣孔的影響,構造裂縫在上部亞相中主要表現為不規(guī)那么的孔間裂縫,而規(guī)那么的、成組出現的裂縫較少.噴溢相上部亞相一般是儲層物性最好的巖相帶之一圖1-田3,朝深1井營城組巖心照片.四、侵出相侵出相主要見于酸性巖中,形成于火山噴發(fā)旋回的晚期.當破火山口-火山湖體系已經形成、高粘度巖漿受內力擠壓流出地表時,遇水淬火或在大氣中快速冷卻便在火山

20、口附近形成侵出相玻璃質火山巖體.我國東部中生代酸性巖發(fā)育區(qū)的珍珠巖、黑巖和松脂巖類都屬于侵出相火山巖.侵出相巖體外形以穹隆狀為主,巖穹高幾十米至數百米,直徑幾百米到數千米,可劃分為內帶亞相、中帶亞相和外帶亞相.1內帶亞相位于侵出相巖穹的內部,代表巖性為枕狀和球狀珍珠巖,玻璃質結構,巖球、巖枕構造,總體產狀呈穹隆形.該亞相的原生裂縫最為發(fā)育,在微觀和宏觀尺度上原生裂縫均呈環(huán)帶狀.在宏觀尺度上玻璃質珍珠巖沿著環(huán)帶狀裂隙破碎成幾厘米至幾十厘米甚至10余m的火山玻璃球體,這些球狀堆積物之間充填著較細的玻璃質碎屑、使得大的珍珠巖球體松散地膠結或堆砌在一起.由于這種堆積物的骨架堅硬,同時有侵出相中帶珍珠巖

21、和外帶角礫熔巖作為堅硬的外殼披覆其上、起到保護作用,所以,在一個大的侵出相火山巖穹隆的內部往往發(fā)育有大規(guī)模的“巖穹內松散體.這種松散體的物性通常是非常好的.圖1-IV1是侵出相內帶亞相珍珠巖體,球體直徑近10m,內部由直徑依次遞減的小球體組成,巖石薄片下呈玻璃質環(huán)帶狀珍珠結構.照片攝于松遼盆地東南三臺鄉(xiāng)村珍珠巖礦.2 .中帶亞相位于侵出相巖穹的中部,內帶亞相和中帶亞相均是由于高粘度熔漿在內力擠壓作用下流動,遇水淬火、逐漸冷凝固結在火山口附近堆砌而成.常見結構有玻璃質結構、珍珠結構、少斑結構和碎斑結構.代表巖性為致密塊狀珍珠巖和細品流紋巖,塊狀構造,巖體呈層狀、透鏡狀和披覆狀.該亞相的巖石脆性極

22、強,構造裂縫極易形成同時也易于再改造,最終能夠保存下來的構造裂縫不如噴溢相下部亞相發(fā)育.圖1-IV2為侵出相中帶亞相層狀珍珠巖,照片攝于松遼盆地東南三臺鄉(xiāng)村珍珠巖礦.3 .外帶亞相位于侵出相巖穹的外部,具代表巖性為具變形流紋構造的角礫熔巖.它們是高粘度熔漿舌在流動過程中,其前緣冷凝、變形并鏟刮和包裹新生和先期巖塊,在自身重力和后噴熔漿作用下流動,最終固結成巖而成.巖石具熔結角礫結構、熔結凝灰結構,常見變形流紋構造.其鑒定特征是具變形流紋構造的角礫/集塊熔巖,其中的角礫和集塊也具有變形流紋構造圖1-IV3,肇深8井營城組巖心照片.五、火山-沉積巖相火山-沉積巖相是經常與火山巖共生的一種沉積巖相,可出現在火山活動的各個時期,與其它火山巖相側向相變或互層,分布范圍廣、遠大于其它火山巖相.在火山噴發(fā)過程中、尤其在火山活動的間歇期,于火山巖隆起之間的凹陷帶主要形成火山-沉積相組合.具巖性主要是含火山碎屑的沉積巖.碎屑成分主要為火山巖巖屑和凝灰質碎屑以及晶屑、玻屑